丁樹奎

(北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司 北京 100037)

近年來，國內(nèi)城市軌道交通正迎來建設(shè)大潮，北京的軌道交通也得到了快速發(fā)展。建設(shè)高潮從20世紀(jì)90年代2條線路起步，到2011年開通了15條運(yùn)營線路，運(yùn)營里程達(dá)372 km。預(yù)計至2012年底，北京開通線路達(dá)到16條，運(yùn)營里程達(dá)442 km。到2015年，建成后續(xù)的7號線、14號線等線路后，北京城市軌道交通的通車?yán)锍虒⑦_(dá)到703 km。

1 設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新的應(yīng)用現(xiàn)狀

大規(guī)模的城市軌道交通發(fā)展不斷給設(shè)備系統(tǒng)的建設(shè)帶來新的需求。例如:對統(tǒng)一建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的需求，網(wǎng)絡(luò)化規(guī)劃設(shè)計、換乘站設(shè)備整合等網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求，對設(shè)備系統(tǒng)自主化、集成化、成套化、體系化的需求，建設(shè)與運(yùn)營的風(fēng)險與安全管理需求等。因此，設(shè)備技術(shù)的創(chuàng)新對滿足這些需求、促進(jìn)城市軌道交通建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展變得更加重要。

在北京市軌道交通建設(shè)的過程中，自主知識產(chǎn)權(quán)、國產(chǎn)化的設(shè)備，以及新技術(shù)、新產(chǎn)品的應(yīng)用層出不窮，體現(xiàn)了北京地鐵建設(shè)的人文、綠色、科技三大理念。在這三大理念的指引下，北京市軌道交通的建設(shè)者通過自主研發(fā)以及“引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新”國外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，研究應(yīng)用了大量新技術(shù)、新工藝、新標(biāo)準(zhǔn)、新設(shè)備，重點(diǎn)開展了設(shè)備系統(tǒng)人性化、節(jié)能減排、減振、網(wǎng)絡(luò)化、國產(chǎn)化等方面的研究，大大提高了北京軌道交通關(guān)鍵設(shè)備的科技含量、國產(chǎn)化水平和服務(wù)水平，綜合建設(shè)的技術(shù)水平和管理水平顯著提升。大量的創(chuàng)新技術(shù)和設(shè)備在新投入的運(yùn)營線中亮相，如國內(nèi)首套自主知識產(chǎn)權(quán)CBTC信號系統(tǒng)，自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)B型車，自主知識產(chǎn)權(quán)綜合監(jiān)控平臺軟件，國產(chǎn)通信傳輸系統(tǒng)、安全門，可變換數(shù)字電子乘客導(dǎo)向系統(tǒng)，新型環(huán)?？照{(diào)制冷系統(tǒng)，多線共用AFC中心等，為線路的安全、高水平運(yùn)營做出了貢獻(xiàn)。

2 設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)一步創(chuàng)新展望

城市軌道交通建設(shè)還將持續(xù)高速進(jìn)行，越來越多的城市將從軌道交通的少量線路運(yùn)營轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營。網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)和運(yùn)營的安全、方便乘客、高效運(yùn)行要求以及低碳環(huán)保要求等，都將在發(fā)展中變得越來越重要，而設(shè)備系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展仍將是軌道交通建設(shè)下一步關(guān)注的重點(diǎn)之一。

在目前的形勢和發(fā)展趨勢下，設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)一步的創(chuàng)新將在以下幾個方向有所發(fā)展和突破。

2.1 關(guān)鍵技術(shù)和裝備進(jìn)一步自主知識產(chǎn)權(quán)化

城市軌道交通的技術(shù)發(fā)展水平是國家的科技水平和工業(yè)發(fā)展水平的重要體現(xiàn)。國內(nèi)城市軌道交通進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)階段，設(shè)備系統(tǒng)的核心技術(shù)完全依賴引進(jìn)已不能適應(yīng)建設(shè)和運(yùn)營的需要。繼續(xù)整合國內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)資源，實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)自主化，才能真正滿足我國城市軌道交通發(fā)展的需要。

多年來，在北京市政府和行業(yè)協(xié)會的大力推進(jìn)下，車輛的牽引系統(tǒng)、制動系統(tǒng)以及信號系統(tǒng)等核心技術(shù)的研發(fā)已獲得突破，示范工程也相繼投入運(yùn)營，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)已經(jīng)具備。在北京的軌道交通建設(shè)中，越來越多的自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)和設(shè)備得到上線應(yīng)用。如亦莊線、昌平線的自主知識產(chǎn)權(quán)CBTC信號系統(tǒng)，房山線的國產(chǎn)B型車，亦莊線、房山線、昌平線、8號線和9號線的國產(chǎn)綜合監(jiān)控軟件平臺、安全門系統(tǒng)和通信傳輸系統(tǒng)等。而且，自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和設(shè)備經(jīng)過示范工程的應(yīng)用進(jìn)一步成熟后，在后續(xù)新線中已顯示出競爭優(yōu)勢，如CBTC信號系統(tǒng)連續(xù)在北京地鐵14號線、7號線中標(biāo)，國產(chǎn)B型車也在北京地鐵7號線中標(biāo)。

隨著更多設(shè)備領(lǐng)域被不斷研究突破，將出現(xiàn)更多的自主創(chuàng)新成果和自主化、國產(chǎn)化的關(guān)鍵設(shè)備部件，如電客車的牽引傳動系統(tǒng)、通信專用無線系統(tǒng)、AFC的軟件和紙幣識別模塊及閘機(jī)的門模塊等。

核心技術(shù)自主化才能給國內(nèi)軌道交通更大的發(fā)展空間。壯大國內(nèi)產(chǎn)業(yè)，離不開更多的自主化產(chǎn)品和技術(shù)的推廣應(yīng)用。借助國內(nèi)軌道交通建設(shè)大潮，進(jìn)一步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，才能最終形成中國特色的軌道交通技術(shù)體系和核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈。

在推進(jìn)的過程中，需要抓緊解決3個問題:一是符合國情的各種標(biāo)準(zhǔn)的出臺、完善;二是符合國情的RAMS體系的形成及應(yīng)用;三是掌握自主知識產(chǎn)權(quán)的企業(yè)形成與國際發(fā)達(dá)國家企業(yè)的競爭能力，國內(nèi)企業(yè)間能形成競爭局面。

2.2 全面深入應(yīng)用RAMS體系

RAMS(reliability，availability，maintainability，safety)管理是目前通行的進(jìn)行系統(tǒng)安全保障管理的工具，能為軌道交通系統(tǒng)做出全面的安全性、可靠性、可使用性及可維護(hù)性評估;設(shè)立有效、系統(tǒng)的安全及RAMS管理體系，尋求可靠、可用與安全之間的平衡;促進(jìn)行業(yè)發(fā)展的規(guī)范化、國際化;實(shí)現(xiàn)軌道交通的安全可靠運(yùn)營;降低全壽命周期費(fèi)用。

我國的城市軌道交通雖然已經(jīng)處于建設(shè)高峰期，每年開工建設(shè)的線路數(shù)量不少，但和發(fā)達(dá)國家的同行業(yè)相比，建設(shè)水平還存在差距。參建單位的系統(tǒng)集成能力不強(qiáng)，尤其是在設(shè)備系統(tǒng)全生命周期的RAMS管理上，雖有一些應(yīng)用，但還存在嚴(yán)重不足，其主要表現(xiàn)如下:

1)RAMS應(yīng)用面很窄，只是在某些設(shè)備系統(tǒng)的工程階段;

2)RAMS工作滯后于產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)，錯過了提高系統(tǒng)可靠性的最佳時機(jī);

3)設(shè)備供應(yīng)商對RAMS不夠重視，沒有在產(chǎn)品生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中滲透實(shí)施RAMS管理，只是在投標(biāo)和提供產(chǎn)品時提交模板化的系統(tǒng)保證文件，RAMS管理流于形式;

4)建設(shè)管理單位對產(chǎn)品和工程的RAMS管理被邊緣化。即使有RAMS管理機(jī)構(gòu)，也沒有真正深入有效地對供貨商和整個工程的系統(tǒng)保證進(jìn)行分析和研究、驗(yàn)證，尤其是面對緊張工期的時候。同時，由于邊緣化，配備的系統(tǒng)保證人員業(yè)務(wù)能力不夠，在進(jìn)行系統(tǒng)保證審核時又缺乏相應(yīng)的專業(yè)知識，往往很難發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品、工程中存在的安全問題。

目前，國內(nèi)城市軌道交通建設(shè)對系統(tǒng)安全保障的要求日益迫切，軌道交通近期出現(xiàn)的幾次重大事故也暴露出工程建設(shè)中存在系統(tǒng)安全管理不足的問題。而RAMS管理的重要內(nèi)容就是安全管理，通過一系列的風(fēng)險識別、風(fēng)險評估、風(fēng)險規(guī)避、風(fēng)險預(yù)防等手段進(jìn)行事先安全管理。

在城市軌道交通的進(jìn)一步發(fā)展中，RAMS管理的應(yīng)用也將會進(jìn)一步深入。管理者將開展一系列的RAMS管理工作，加快全面推行RAMS，包括加強(qiáng)對供應(yīng)商系統(tǒng)保證工作的實(shí)地檢查;加強(qiáng)系統(tǒng)保證文件的執(zhí)行，如進(jìn)行真正徹底的危害分析記錄;使用驗(yàn)證體系和工具進(jìn)行數(shù)據(jù)計算驗(yàn)證，對可靠性、可用性、可維護(hù)性、安全性進(jìn)行評估;遵循與實(shí)施擬定的RAMS指標(biāo)，保證軌道交通系統(tǒng)在投入服務(wù)時已被充分整合，滿足有關(guān)可用性、可靠性、可維護(hù)性、安全性等要求，提高項(xiàng)目運(yùn)作的效率與效益，等等。

同時，RAMS的管理將從某些設(shè)備系統(tǒng)的工程階段發(fā)展到對全設(shè)備系統(tǒng)、全項(xiàng)目工程、全生命周期，做到真正的深入、全面。

2.3 面向線網(wǎng)進(jìn)行設(shè)備配置和資源共享

當(dāng)更多的城市從單線運(yùn)營、多線運(yùn)營轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營時，網(wǎng)絡(luò)化的軌道交通線網(wǎng)將成為城市交通的骨干，對城市公共交通格局產(chǎn)生重大的影響。

在網(wǎng)絡(luò)化的軌道交通格局下，資源共享的需求將更加突出，線路規(guī)劃時將會更加注重軌道交通網(wǎng)絡(luò)的總體性和統(tǒng)一性，突出車輛、信號、供電、通信、車輛段、維修基地、控制中心、主變電站等統(tǒng)籌規(guī)劃、資源共享的先進(jìn)理念。在設(shè)備系統(tǒng)的選型和配備上，將會以提高運(yùn)行效率和降低運(yùn)營成本為目標(biāo)進(jìn)行整合和集成，從傳統(tǒng)的面向單一線路設(shè)計配置設(shè)備，上升為面向全網(wǎng)的、區(qū)域內(nèi)的線網(wǎng)設(shè)計配置設(shè)備，同時做到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔、經(jīng)濟(jì)合理。

這一創(chuàng)新發(fā)展有利于實(shí)現(xiàn)軌道交通資源的充分利用和運(yùn)營管理的集約化、規(guī)?；?、社會化，以及技術(shù)管理的規(guī)范化;有利于控制建設(shè)投資和后期運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用，對城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)具有十分重要的意義。

如供電系統(tǒng)，在設(shè)置主變電所或電源開閉所時，不再局限于單一線路，而是從線網(wǎng)規(guī)劃并結(jié)合建設(shè)時序綜合考慮，減少建設(shè)主變電所或電源開閉所的數(shù)量，降低供電網(wǎng)絡(luò)的線路投資，減少占用城市電網(wǎng)的中壓出線間隔，而僅僅需要加大電源容量、線路容量和主變壓器容量，從而大大降低了建設(shè)造價。制冷系統(tǒng)也可以進(jìn)行區(qū)域規(guī)劃，在區(qū)域內(nèi)的多線路共同設(shè)置制冷系統(tǒng)。

又如，對于中小型規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)(如線路數(shù)量在10條以下)，控制中心按專業(yè)進(jìn)行集成，即一個專業(yè)中心覆蓋多條線路。如SCADA(電力監(jiān)控)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控等系統(tǒng)，其中心設(shè)備可以集中設(shè)置，連接分布于各線各站的現(xiàn)場終端。對于無線通信系統(tǒng)，區(qū)域內(nèi)的若干條線路共用一個集成交換機(jī)，在設(shè)備技術(shù)條件允許的前提下，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通和資源共享。

北京市軌道建設(shè)公司對2010—2015年建設(shè)線路的AFC系統(tǒng)建設(shè)做了有益的嘗試，即建設(shè)多線共用AFC系統(tǒng)線路中心(MLC)。MLC是新型的AFC地鐵線路中心系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了按專業(yè)集成。相對于傳統(tǒng)的每線一中心的方式，MLC將原本分散于各線的車站管理控制職能和數(shù)據(jù)匯總傳輸職能有機(jī)地整合起來，從而實(shí)現(xiàn)了對多條線路的車站系統(tǒng)集中控制、統(tǒng)一管理，提高了各線路之間的協(xié)調(diào)配合效率，簡化了線路與清分中心(ACC)的接口，統(tǒng)一了售檢票業(yè)務(wù)鏈各層之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，避免了各條線路分別建立線路中心的重復(fù)建設(shè)，降低了系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)營維護(hù)的成本。

2.4 滿足低碳要求的技術(shù)和設(shè)備配備

低碳經(jīng)濟(jì)是應(yīng)對全球氣候變化的基本途徑和戰(zhàn)略選擇。城市軌道交通服務(wù)于民眾的基礎(chǔ)生活，投資大，項(xiàng)目運(yùn)營時間長，對社會和環(huán)境有著巨大的影響，也必須要低碳化發(fā)展。線路的建設(shè)和運(yùn)營將更加注重節(jié)能減排，最大限度地減少碳排量，節(jié)約能源消耗，減輕對環(huán)境的影響。

目前，很多節(jié)能環(huán)保技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)在北京的城市軌道交通工程中開始應(yīng)用，如新型照明光源和照明智能控制、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)、電能吸收裝置和再生制動裝置等。

在下一步的工程建設(shè)中，設(shè)備系統(tǒng)的低碳性將得到更多的重視，更多的節(jié)能環(huán)保技術(shù)和設(shè)備會在更多的線路和站點(diǎn)上得到應(yīng)用，特別是進(jìn)行專項(xiàng)的低碳設(shè)計，并設(shè)置節(jié)能目標(biāo)，圍繞目標(biāo)推進(jìn)低碳技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)化。城市軌道交通項(xiàng)目從規(guī)劃和設(shè)計時就將進(jìn)行低碳化設(shè)計，而且將考慮項(xiàng)目的全生命周期，對項(xiàng)目的建設(shè)期間和運(yùn)營期進(jìn)行全方位的節(jié)能和環(huán)保分析設(shè)計。在工程建設(shè)中，將選用更多低碳環(huán)保技術(shù)，如再生技術(shù)、低能源損耗技術(shù)等，選配更多能耗低、回收利用率高的設(shè)備和材料。

2.5 面向乘客的信息服務(wù)技術(shù)廣泛發(fā)展

城市軌道交通是以服務(wù)乘客為中心的交通系統(tǒng)，其規(guī)劃設(shè)計將不僅是面對車輛和線路等的調(diào)度者、使用者及維護(hù)者，而首要的是提供對乘客的服務(wù)。這種理念的轉(zhuǎn)變帶給面向乘客服務(wù)的設(shè)備與技術(shù)以無限大的發(fā)展空間，也將會成為創(chuàng)新發(fā)展的重要方向之一。智能化、信息化、數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用推廣將為這樣的創(chuàng)新發(fā)展提供堅實(shí)的基礎(chǔ)。

在近年的線路建設(shè)中，北京軌道交通實(shí)施了可變換數(shù)字電子乘客導(dǎo)向系統(tǒng)，利用數(shù)字導(dǎo)向技術(shù)，快速調(diào)整客流組織、對乘客起到信息互動、信息更新及時的作用，引導(dǎo)乘客便捷地到達(dá)目的地。另外，在一些車站使用了三維立體街區(qū)圖，在圖面上立體展現(xiàn)地鐵車站周邊建筑群的信息、道路信息及一些輔助信息等，乘客可以很直觀、輕松地了解到地鐵站附近的公交線路、醫(yī)院、商場、學(xué)校等信息。

面向乘客的信息系統(tǒng)是城市軌道交通工程的窗口，是實(shí)現(xiàn)高水平服務(wù)的關(guān)鍵。未來的城市軌道交通會更加安全、高效，但其根本是要提供更高水平的服務(wù)。因此，更多面向乘客的信息技術(shù)和設(shè)備會得以研發(fā)和投入使用，例如:

1)手機(jī)支付在自動售檢票系統(tǒng)的應(yīng)用。手機(jī)支付是未來的發(fā)展趨勢。在自動售檢票系統(tǒng)推廣手機(jī)支付，可以更快地響應(yīng)消費(fèi)者對金融服務(wù)的需求，有效減少乘客排隊購票、充值的時間，在降低服務(wù)成本、提高支付效率、提升客戶服務(wù)質(zhì)量等方面具有重要的意義。

2)在自動售檢票系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一卡通在線充值。自動售檢票系統(tǒng)通過自動售票機(jī)與一卡通系統(tǒng)聯(lián)機(jī)充值，能夠有效解決地鐵運(yùn)營與一卡通票款快速準(zhǔn)確清分的問題。

3)乘客信息系統(tǒng)的廣泛、定向、高清、動態(tài)發(fā)展方向。在地鐵空間，包括車站、車輛內(nèi)、地面周邊以及乘客的手機(jī)里，建立起動態(tài)的乘客信息顯示，傳播實(shí)時、高清的乘車信息，讓乘客身處地下空間，仍然能夠時刻保持與外部世界和線路服務(wù)信息的雙向交流，從而安全、高效地在地鐵中行走。

3 結(jié)語

城市軌道交通的技術(shù)發(fā)展水平，尤其是核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備的發(fā)展水平是國家的科技和工業(yè)發(fā)展水平的重要體現(xiàn)。核心技術(shù)與關(guān)鍵設(shè)備的創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用，是城市軌道交通實(shí)現(xiàn)人文、科技、綠色的建設(shè)與運(yùn)營，提供高效率、低成本的安全運(yùn)行的必經(jīng)之路。

新技術(shù)與新設(shè)備的應(yīng)用將提升運(yùn)營服務(wù)水平，維持企業(yè)競爭力和可持續(xù)發(fā)展，在設(shè)備生命周期的范圍內(nèi)降低建設(shè)成本和運(yùn)營成本。如何繼續(xù)不斷地創(chuàng)新，提升軌道交通的設(shè)備整體技術(shù)裝備水平，建立安全、高效、環(huán)保、低維護(hù)的新型軌道交通設(shè)備系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上，利用設(shè)備和技術(shù)創(chuàng)新來提升城市軌道交通的建設(shè)水平、運(yùn)營水平和乘客服務(wù)水平，將是國內(nèi)城軌建設(shè)者繼續(xù)思考和奮斗的方向。

［1］丁樹奎.建設(shè)示范工程，推進(jìn)北京軌道交通設(shè)備核心系統(tǒng)的國產(chǎn)化和自主化［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2011(6):20-24.

［2］北京市基礎(chǔ)設(shè)施投資有限公司，北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京市地鐵運(yùn)營有限公司.北京城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)營及資源共享專題研究［R］.北京，2008.

［3］陳德軍，張濤，馬吉.低碳化城市軌道交通項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)路徑［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2011(1):15-17.

［4］北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京城市軌道交通咨詢有限公司，北京桑蘭特科技有限公司.城市軌道交通系統(tǒng)保證的應(yīng)用研究［R］.北京，2010.

［5］譚慶璉.健康、有序、高效、持續(xù)發(fā)展城市軌道交通事業(yè)［J］.都市快軌交通，2012，25(1):5-6.